Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用城市交通照明燈系統(tǒng)01學(xué)習(xí)目標(biāo)01了解城市交通照明燈系統(tǒng)應(yīng)用03了解什么是無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)05掌握SmartRF工具安裝與使用06掌握如何建立一個(gè)簡(jiǎn)單的ZigBee工程方法04掌握Z(yǔ)igBeeIAR開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝與基本使用02了解什么是ZigBee任務(wù)一：工欲善其事，必先利其器任務(wù)要求要求讀者在Windows系統(tǒng)電腦中安裝“IAREmbeddedWorkbench”ZigBee軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，同時(shí)安裝SmartRFZigBee程序下載工具。使用SmartRF工具下載城市交通照明系統(tǒng)程序至CC2530開(kāi)發(fā)板中，分別下載一個(gè)協(xié)調(diào)器、兩個(gè)節(jié)點(diǎn)板程序，查看設(shè)備與上位機(jī)軟件效果。任務(wù)目標(biāo)01了解城市交通照明燈了解什么是ZigBee了解什么是無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)了解開(kāi)發(fā)平臺(tái)與程序下載工具了解各種ZigBee下載器02030405儲(chǔ)備知識(shí)路燈作為城市照明中必不可少的公共基礎(chǔ)設(shè)施，與人們的日常生活和城市交通安全有著密不可分的聯(lián)系，路燈控制和管理水平的高低則是檢驗(yàn)一個(gè)城市現(xiàn)代文明的標(biāo)志。傳統(tǒng)的路燈開(kāi)/關(guān)和巡檢方式已逐漸顯露出弊端，不但電能利用率低，且增添了不少人工巡檢和維護(hù)的麻煩，造成了能源和人力資源的過(guò)度浪費(fèi)。針對(duì)目前大多數(shù)城市對(duì)路燈照明控制和管理水平的不足，在日益發(fā)展的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)趨勢(shì)下，設(shè)計(jì)了一套路燈無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。1.城市交通照明燈

試想著有一天，你坐在辦公室或教室中，你家里的空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、電視等在你手機(jī)屏幕前受你掌控時(shí)，這便是物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代。作為一名物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生或相關(guān)初學(xué)者感覺(jué)ZigBee是個(gè)很神秘東西，神秘的無(wú)線(xiàn)模塊。其實(shí)ZigBee芯片上是集成了增強(qiáng)型8051單片機(jī)內(nèi)核，我們直接燒寫(xiě)程序進(jìn)去就可以使用。2.這就是ZigBee有人問(wèn)：什么是ZigBee？我回答：儲(chǔ)備知識(shí)教材采用的ZigBee模塊使用TI公司CC2530系列單片機(jī)作為單片機(jī)主芯片，CC2530開(kāi)發(fā)板均包含程序下載接口與5V電源接口。在后續(xù)任務(wù)中我們下載程序時(shí)需將這兩個(gè)接口進(jìn)行對(duì)應(yīng)的連接。2.這就是ZigBee儲(chǔ)備知識(shí)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)中的傳感器通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置十分靈活，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備位置可以隨時(shí)改變，還可以連接互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式的連接。通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式形成的一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)。3.到處都是WSN儲(chǔ)備知識(shí)嵌入式系統(tǒng)傳感器無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)（WSN）全稱(chēng)為：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks，WSN)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，它是可以感知和檢查外部世界的傳感器。是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信的技術(shù)構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)。采集傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)感知對(duì)象的信息感知處理網(wǎng)絡(luò)近年來(lái)，傳感技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)與嵌入式計(jì)算技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)了低功耗、多功能傳感器的快速發(fā)展，使其在微小體積內(nèi)能夠集成信息采集、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線(xiàn)通信等多種功能。有這種微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用成為了在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的一個(gè)重要組成部分。3.到處都是WSN儲(chǔ)備知識(shí)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)發(fā)展史最早可以追溯至越戰(zhàn)時(shí)期使用的傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)。當(dāng)年美越雙方在“胡志明小道”進(jìn)行的一場(chǎng)血型較量，二十世紀(jì)80年代至90年代之間。主要是美軍研制的分布式傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、海軍協(xié)同交戰(zhàn)作戰(zhàn)能力系統(tǒng)、遠(yuǎn)程戰(zhàn)場(chǎng)傳感器系統(tǒng)等，21世紀(jì)至今，也就是911事件之后。1995年，美國(guó)交通部提出了“國(guó)家智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)劃”，預(yù)計(jì)到2025年全面投入使用。在美國(guó)舊金山，200個(gè)聯(lián)網(wǎng)傳感器已經(jīng)部署到金門(mén)大橋，這些傳感器用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動(dòng)距離。3.到處都是WSN儲(chǔ)備知識(shí)我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在現(xiàn)代意義上的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)研究及應(yīng)用方面幾乎同步啟動(dòng)，它已經(jīng)成為我國(guó)信息領(lǐng)域位居世界前列的少數(shù)方向之一。在2006年我國(guó)發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，為信息技術(shù)確定了三個(gè)前沿方向，其中有兩項(xiàng)就與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)，這就是智能感知和自組網(wǎng)技術(shù)。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)是繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，已經(jīng)成為新一輪全球經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展戰(zhàn)略焦點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)從簡(jiǎn)單傳輸網(wǎng)絡(luò)到傳輸傳感器網(wǎng)絡(luò)再到無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)。3.到處都是WSN儲(chǔ)備知識(shí)網(wǎng)絡(luò)與通信集成在節(jié)點(diǎn)板中計(jì)算能力集成的芯片設(shè)備中基于控制板的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)智能傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單傳輸網(wǎng)絡(luò)3.到處都是WSN儲(chǔ)備知識(shí)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的體系特征有基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，需要固定的基站。比較常見(jiàn)如生活中的手機(jī)、有線(xiàn)電視都需要大功率基站和天線(xiàn)信號(hào)來(lái)支持無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是分布的，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的固定基站，能夠快速，靈活和方便的自動(dòng)斷網(wǎng)。無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，又稱(chēng)無(wú)線(xiàn)自組基網(wǎng)。3.到處都是WSN儲(chǔ)備知識(shí)ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)典型應(yīng)用1.智能家居在基于ZigBee技術(shù)的智能家居應(yīng)用中，每個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊都嵌入到智能家居控制系統(tǒng)的傳感器設(shè)備中，ZigBee協(xié)調(diào)器與家用路由網(wǎng)關(guān)結(jié)合，將ZigBee節(jié)點(diǎn)通過(guò)協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)連接到云服務(wù)器，用戶(hù)可通過(guò)手機(jī)或平板電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制。國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的智能家居品牌有小米、歐瑞博（ORVIBO）、極聯(lián)、歐普照明等，這些智能家居家具的品牌設(shè)備均有包含使用Zigbee模塊的設(shè)備。3.到處都是WSN儲(chǔ)備知識(shí)2.農(nóng)業(yè)大棚控制基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)，每個(gè)大棚可當(dāng)成一個(gè)分支網(wǎng)絡(luò)（由一個(gè)ZigBee路由器和多個(gè)ZigBee終端）。ZigBee終端負(fù)責(zé)定時(shí)采集大棚內(nèi)的狀態(tài)（比如溫濕度等信息）根據(jù)相關(guān)狀態(tài)按照預(yù)設(shè)定的要求加溫和加濕處理，并上傳到ZigBee路由器，再由路由器上傳至ZigBee協(xié)調(diào)器總控端，進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。

思考：請(qǐng)舉例說(shuō)明哪些場(chǎng)景適合使用無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)技術(shù)，并加以說(shuō)明？IAR公司總部在北歐的瑞典，在美國(guó)、日本、英國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)、巴西和中國(guó)設(shè)有分公司。它最著名的產(chǎn)品是C編譯器-IAREmbeddedWorkbench，支持眾多知名半導(dǎo)體公司的微處理器。許多全球著名的公司都在使用IARSYSTEMS提供的開(kāi)發(fā)工具，用以開(kāi)發(fā)他們的前沿產(chǎn)品，從消費(fèi)電子、工業(yè)控制、汽車(chē)應(yīng)用、醫(yī)療、航空航天到手機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。4.開(kāi)發(fā)必備工具-IAR儲(chǔ)備知識(shí)IAREmbeddedWorkbench是瑞典IARSystems公司為微處理器開(kāi)發(fā)的一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(下面簡(jiǎn)稱(chēng)IAREW)，支持ZigBee、ARM、AVR、MSP430等芯片內(nèi)核平臺(tái)。5.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施該任務(wù)針對(duì)windows系統(tǒng)的電腦，軟件安裝包位于“1.項(xiàng)目一城市交通照明燈\配置資料\IAR820”目錄下。環(huán)境準(zhǔn)備安裝軟件步驟1：雙擊打開(kāi)“1.項(xiàng)目一城市交通照明燈\配置資料\軟件\IAR820”目錄“EW8051-8202-Autorun.exe”安裝包。5.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟2：彈出IAR安裝程序窗體選擇“InstallIAREmbeddedWorkbench”。圖：安裝IAREmbeddedWorkbench窗體5.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟3：在彈出的新窗體中選擇“Next”按鈕->點(diǎn)擊“Iacceptthetermsofthelicenseagreement”同意協(xié)議->點(diǎn)擊“Next”按鈕。圖1：下一步安裝圖2：同意協(xié)議5.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟4：在彈出的新窗體選擇“Complete”->選擇“Next”->點(diǎn)擊“Change”選擇安裝路徑“C:\ProgramFiles(x86)\IARSystems\EmbeddedWorkbench6.4_2”->點(diǎn)擊“Next”->點(diǎn)擊“Install”。圖1：典型安裝圖2：選擇安裝目錄5.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟5：等待幾分鐘軟件安裝完成，如提示警告界面選擇否，選擇“finash”完成軟件安裝。圖：安裝USB驅(qū)動(dòng)5.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟6：在完成軟件安裝后，在桌面如未生成快捷方式，讀者可在計(jì)算機(jī)“開(kāi)始”菜單->“IARSystems”目錄下->找到“IAREmbeddedWordbench”。圖：開(kāi)始菜單5.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟7:運(yùn)行“IAREmbeddedWorkbench”軟件，軟件初始化畫(huà)面。圖：IAR運(yùn)行畫(huà)面6.程序傳輸-下載器儲(chǔ)備知識(shí)程序仿真下載器對(duì)于ZigBee單片機(jī)程序，編寫(xiě)程序后需要將hex格式文件下載到ZigBee單片機(jī)中，程序才能夠執(zhí)行，才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。單片機(jī)程序的下載方式有多種多樣，本書(shū)使用SmartRF04EB設(shè)備CC系列無(wú)線(xiàn)芯片調(diào)試工具。圖：ZigBee下載器6.程序傳輸-下載器儲(chǔ)備知識(shí)可以用于CC11xx、CC24xx、CC25xx等多個(gè)系列，支持常用多種調(diào)試手段如下載、仿真、調(diào)試、斷點(diǎn)、單步、全速、擦除、讀取、加密等，支持協(xié)議分析可以與IARforMCS-51編譯器進(jìn)行無(wú)縫連接，如IAR730B、IAR751、IAR760、IAR810，支持如下工具軟件：SmartRFStudio、SmartRFFlashProgrammer、IEEEAddressProgrammer、PacketSniffer。本書(shū)使用SmartRFFlashProgrammer作為下載軟件。ZigBee下載器一般有2個(gè)接口USB接口與電腦相連下載接口與Zigbee開(kāi)發(fā)板相連7.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施環(huán)境準(zhǔn)備本任務(wù)軟件安裝包與軟件程序位于“1.項(xiàng)目一城市交通照明燈\配置資料\Setup_SmartRFProgr_1.11.1”“1.項(xiàng)目一城市交通照明燈\配置資料\程序\城市交通照明燈系統(tǒng).exe”。安裝軟件步驟1：雙擊打開(kāi)“1.項(xiàng)目一城市交通照明燈\配置資料\軟件”目錄“Setup_SmartRFProgr_1.11.1”安裝包。圖：SmartRFProgogr安裝包7.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟2：出現(xiàn)安裝界面后，選擇“Next”下一步->如需修改安裝路徑可選擇“Charge”修改安裝路徑，修改完成后，->選擇“Next”下一步。圖：安裝軟件過(guò)程7.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟3：選擇“Complete”完整安裝->選擇“Next”下一步->點(diǎn)擊“Install”，開(kāi)始安裝->安裝完成點(diǎn)擊“Finish”。圖：安裝軟件過(guò)程7.動(dòng)手安裝軟件任務(wù)實(shí)施步驟4：在桌面上找到并打開(kāi)“SmartRFFlashProgrammer.exe”軟件。圖：SmartRF軟件界面8.下載城市程序任務(wù)實(shí)施環(huán)境準(zhǔn)備本任務(wù)所需硬件：下載器*1、ZigBee開(kāi)發(fā)板*3、USB轉(zhuǎn)串口線(xiàn)*1、5V電源適配器*1、天線(xiàn)*3。8.下載城市程序任務(wù)實(shí)施下載程序步驟1：將下載器程序下載接口連接至CC2530開(kāi)發(fā)板中，注意對(duì)于接口的正反，缺口的朝向。圖：下載接口連接8.下載城市程序任務(wù)實(shí)施步驟2：將下載器USB口連接至電腦USB口中。圖：連接電腦8.下載城市程序任務(wù)實(shí)施步驟3：連接ZigBee開(kāi)發(fā)板電源，Zigbee開(kāi)發(fā)板電源電壓一般為5V，為了安全操作在連接過(guò)程中需查看適配器電源的輸出電壓為5V后再進(jìn)行連接。圖：輸入5V電源8.下載城市程序任務(wù)實(shí)施步驟4：裝上ZigBee天線(xiàn)，注意需擰緊。圖：安裝天線(xiàn)8.下載城市程序任務(wù)實(shí)施步驟5：查看電腦是否正常安裝驅(qū)動(dòng)，點(diǎn)擊右鍵計(jì)算機(jī)->管理->設(shè)備管理器。圖：安裝天線(xiàn)如發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)未識(shí)別，則需要將下載器重新上電、重新連接電腦USB口、重新安裝“SmartRF”后再試。8.下載城市程序任務(wù)實(shí)施步驟6：驅(qū)動(dòng)正常，打開(kāi)“SmartRFFlashProgrammer.exe”，選擇芯片型號(hào)CCXXX系列。圖：選擇芯片型號(hào)步驟7：查看軟件是否識(shí)別出CC2530開(kāi)發(fā)板，如圖？所示。如未識(shí)別則將下載器重新上電再試。圖：識(shí)別設(shè)備8.下載城市程序任務(wù)實(shí)施步驟8：點(diǎn)擊“…”按鈕選擇下載程序“配套資料\下載程序\協(xié)調(diào)器.hex”。圖：選擇下載文件步驟9:選擇Actions下載模式，下載常用幾種模式：Erase擦除程序、Eraseandpr